DE102020118402A1 - FOREIGN BODY DETECTION DEVICE - Google Patents

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Goro Nakao
Takanori IMAZAWA
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Omron Corp
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Abstract

Es ist eine Fremdkörperdetektionsvorrichtung vorgesehen, die die Erkennungsgenauigkeit von Fremdkörpern verbessern kann, die zwischen einer Sendespule einer Vorrichtung auf der Energieübertragungsseite und einer Empfangsspule einer Vorrichtung auf der Energieempfangsseite eingeschlossen sind. Die Fremdkörperdetektionsvorrichtung enthält eine Vielzahl von Detektionsspulen, die so angeordnet sind, dass sie zwischen einer Sendespule einer Energieübertragungsvorrichtung und einer Empfangsspule einer Energieempfangsvorrichtung, zwischen denen Energie berührungslos übertragen wird, elektromagnetisch miteinander gekoppelt werden können, wobei eine Vielzahl von Kondensatoren jeweils zusammen mit je einer der Vielzahl von Detektionsspulen einen Resonanzkreis bilden, eine Stromversorgungsschaltung, die Wechselstrom-Energie mit einer vorbestimmten Frequenz an eine Eingangsspule liefert, die eine der mehreren Detektionsspulen ist, und eine Detektionsschaltung, die eine Spannung der Wechselstrom-Energie detektiert, die über die mehreren Detektionsspulen von einer Ausgangsspule übertragen wird, die eine der mehreren Detektionsspulen ist und sich von der Eingangsspule unterscheidet, und die zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingefangene Fremdkörper gemäß der detektierten Spannung detektiert.There is provided a foreign matter detection device which can improve the detection accuracy of foreign matter trapped between a transmitting coil of a device on the power transmission side and a receiving coil of a device on the power receiving side. The foreign body detection device contains a plurality of detection coils which are arranged so that they can be electromagnetically coupled to one another between a transmission coil of an energy transmission device and a reception coil of an energy reception device, between which energy is transmitted without contact, a plurality of capacitors each together with one of the A plurality of detection coils form a resonance circuit, a power supply circuit that supplies AC power at a predetermined frequency to an input coil that is one of the plurality of detection coils, and a detection circuit that detects a voltage of the alternating current power across the plurality of detection coils from a Output coil is transmitted, which is one of the plurality of detection coils and is different from the input coil, and the foreign matter trapped between the transmission coil and the reception coil according to the detected tension un detected.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-149852 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 19. August 2019, wobei deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.This application is based on Japanese Patent Application No. 2019-149852 , filed with the Japan Patent Office on Aug. 19, 2019, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

GEBIETAREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fremdkörperdetektionsvorrichtung, die Fremdkörper in einem Energieübertragungssystem detektiert, in dem Energie berührungslos übertragen wird.The present invention relates to a foreign body detection device that detects foreign bodies in an energy transmission system in which energy is transmitted without contact.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Es wurden Forschungsarbeiten zu einer so genannten berührungslosen Energieversorgung (auch drahtlose Energieversorgung genannt) durchgeführt, bei der Energie ohne Metallkontakte oder Ähnliches über den Raum übertragen wird. Als eine der berührungslosen Energieversorgungstechnologien ist ein Verfahren zum Zuführen von Energie durch elektromagnetische Induktion bekannt. Bei dem Verfahren zum Zuführen von Energie durch elektromagnetische Induktion werden eine primärseitige (energieübertragungsseitige oder energieeinspeisungsseitige) Spule (im folgenden Sendespule genannt) und eine sekundärseitige (energieempfangsseitige) Spule (im folgenden Empfangsspule genannt) elektromagnetisch gekoppelt. Als Ergebnis wird Energie von der Sendespule zur Empfangsspule übertragen.Research has been carried out on a so-called contactless energy supply (also called wireless energy supply), in which energy is transmitted across the room without metal contacts or the like. As one of the non-contact power supply technologies, there is known a method of supplying power by electromagnetic induction. In the method for supplying energy by electromagnetic induction, a primary-side (energy-transmission-side or energy-supply-side) coil (hereinafter referred to as transmitting coil) and a secondary-side (energy receiving-side) coil (hereinafter referred to as receiving coil) are electromagnetically coupled. As a result, energy is transferred from the transmitter coil to the receiver coil.

In einem Energieübertragungssystem, das eine solche berührungslose Energieversorgungstechnologie verwendet, können Fremdkörper wie z.B. Metall zwischen einer Sendespule und einer Empfangsspule gefangen sein. In einem solchen Fall kann der Fremdkörper induktiv erwärmt und bei der Stromübertragung entzündet werden, oder ein Gerät kann aufgrund der Wärmeentwicklung des Fremdkörpers ausfallen. Darüber hinaus kann in einem solchen Energieübertragungssystem die relative Positionsbeziehung zwischen einer Sendespule und einer Empfangsspule während der Energieübertragung schwanken, wodurch sich der Kopplungsgrad zwischen der Sendespule und der Empfangsspule ändern kann. Daher wird eine Technik vorgeschlagen, mit der ein Ausfall durch Fremdkörper, die zwischen einer Sende- und einer Empfangsspule gefangen sind, auch dann verhindert werden kann, wenn sich der Kopplungsgrad zwischen Sende- und Empfangsspule ändert (siehe z.B. die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2018-207764). Bei dieser Technik beurteilt in einem Fall, in dem eine berührungslose Energiezuführungsvorrichtung keine Energie bei einer konstanten Spannung abgibt, selbst wenn die Frequenz der Wechselstrom-Energie, die der Sendespule einer in der berührungslosen Energiezuführungsvorrichtung enthaltenen Energieübertragungsvorrichtung zugeführt wird, über einen vorbestimmten Frequenzbereich geändert wird, die berührungslose Energiezuführungsvorrichtung, dass bestimmte Fremdkörper zwischen der Sendespule und der Empfangsspule einer Energieempfangsvorrichtung eingeschlossen sind, und stoppt die Energiezufuhr zur Sendespule.In a power transmission system using such a non-contact power supply technology, foreign matter such as metal may be caught between a transmitting coil and a receiving coil. In such a case, the foreign body can be inductively heated and ignited when the current is transmitted, or a device can fail due to the heat generated by the foreign body. In addition, in such an energy transmission system, the relative positional relationship between a transmission coil and a reception coil can fluctuate during the energy transmission, as a result of which the degree of coupling between the transmission coil and the reception coil can change. Therefore, a technique is proposed that can prevent failure by foreign matter caught between a transmitting and receiving coil even if the coupling degree between the transmitting and receiving coils changes (see, for example, Japanese Patent Publication No. 2018- 207764). In this technique, in a case where a non-contact power supply device does not output power at a constant voltage even if the frequency of AC power supplied to the sending coil of a power transmission device included in the non-contact power supply device is changed over a predetermined frequency range, the contactless energy supply device that certain foreign bodies are trapped between the transmitting coil and the receiving coil of an energy receiving device, and stops the energy supply to the transmitting coil.

Wenn jedoch sehr kleine Fremdkörper zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingeschlossen sind, ändern sich die Energieübertragungseigenschaften von der Energieübertragungsvorrichtung zur Energieempfangsvorrichtung nicht. Infolgedessen kann es vorkommen, dass der zwischen der Sende- und Empfangsspule eingeschlossene Fremdkörper nicht erkannt wird.However, when very small foreign objects are trapped between the transmission coil and the reception coil, the energy transmission properties from the energy transmission device to the energy reception device do not change. As a result, the foreign body trapped between the transmitting and receiving coils may not be recognized.

KURZFASSUNGSHORT VERSION

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fremdkörperdetektionsvorrichtung vorzuschlagen, die die Erkennungsgenauigkeit von Fremdkörpern verbessern kann, die zwischen einer Sendespule einer Vorrichtung auf der Energieübertragungsseite und einer Empfangsspule einer Vorrichtung auf der Energieempfangsseite eingeschlossen sind.It is therefore an object of the present invention to propose a foreign matter detection device which can improve the detection accuracy of foreign matter trapped between a transmitting coil of a device on the power transmission side and a receiving coil of a device on the power receiving side.

Als ein Modus der vorliegenden Erfindung wird eine Fremdkörperdetektionsvorrichtung vorgeschlagen. Diese Fremdkörperdetektionsvorrichtung enthält eine Vielzahl von Detektionsspulen, die so angeordnet sind, dass sie zwischen einer Sendespule einer Energieübertragungsvorrichtung und einer Empfangsspule einer Energieempfangsvorrichtung, zwischen denen Energie berührungslos übertragen wird, elektromagnetisch miteinander gekoppelt werden können, wobei eine Vielzahl von Kondensatoren jeweils zusammen mit je einer der Vielzahl von Detektionsspulen einen Resonanzkreis bilden, eine Stromversorgungsschaltung, die geeignet ist, Wechselstrom-Energie mit einer vorbestimmten Frequenz an eine Eingangsspule zu liefern, die eine der mehreren Detektionsspulen ist, und eine Detektionsschaltung, die geeignet ist, eine Spannung der Wechselstrom-Energie zu detektieren, die über die mehreren Detektionsspulen von einer Ausgangsspule übertragen wird, die eine der mehreren Detektionsspulen ist und sich von der Eingangsspule unterscheidet, und die zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingefangene Fremdkörper gemäß der detektierten Spannung detektiert.As a mode of the present invention, there is proposed a foreign matter detection device. This foreign body detection device contains a plurality of detection coils which are arranged so that they can be electromagnetically coupled to one another between a transmission coil of an energy transmission device and a reception coil of an energy reception device, between which energy is transmitted without contact, a plurality of capacitors each together with one of the A plurality of detection coils form a resonance circuit, a power supply circuit adapted to supply AC power at a predetermined frequency to an input coil that is one of the plurality of detection coils, and a detection circuit adapted to detect a voltage of the AC power which is transmitted through the plurality of detection coils from an output coil that is one of the plurality of detection coils and is different from the input coil, and the Fre trapped between the transmission coil and the reception coil mdkörper detected according to the detected voltage.

Gemäß der vorangehend beschriebenen Konfiguration kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Erkennungsgenauigkeit von Fremdkörpern verbessern, die zwischen der Sendespule der Vorrichtung auf der Energieübertragungsseite und der Empfangsspule der Vorrichtung auf der Energieempfangsseite eingeschlossen sind.According to the configuration described above, the foreign matter detection device according to the present invention can improve the detection accuracy of foreign matter, which are enclosed between the transmitting coil of the device on the energy transmission side and the receiving coil of the device on the energy receiving side.

In dieser Fremdkörperdetektionsvorrichtung ist es vorteilhaft, dass die Erfassungsschaltung beurteilt, dass Fremdkörper zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingeschlossen sind, in einem Fall, in dem die erfasste Spannung außerhalb eines vorbestimmten Referenzspannungsbereichs liegt.In this foreign matter detection device, it is advantageous that the detection circuit judges that foreign matter is trapped between the transmission coil and the reception coil in a case where the detected voltage is outside a predetermined reference voltage range.

Daher kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung Fremdkörper, die zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingeschlossen sind, genauer erkennen.Therefore, the foreign matter detection device can more accurately detect foreign matter trapped between the transmission coil and the reception coil.

Ferner ist es in dieser Fremdkörperdetektionsvorrichtung vorteilhaft, dass eine Resonanzfrequenz des Resonanzkreises, der durch je eine der mehreren Detektionsspulen und je einen der mehreren Kondensatoren, der einer der jeweiligen Detektionsspulen entspricht, gebildet wird, sich von einer Frequenz der Wechselstrom-Energie unterscheidet, die der Sendespule zugeführt wird. Furthermore, it is advantageous in this foreign body detection device that a resonance frequency of the resonance circuit, which is formed by one of the plurality of detection coils and one of the plurality of capacitors that corresponds to one of the respective detection coils, differs from a frequency of the alternating current energy that the Sending coil is fed.

Deshalb kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung verhindern, dass von der Energieübertragungsvorrichtung an die Energieempfangsvorrichtung übertragene Energie die Detektion von zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingeschlossenen Fremdkörpern beeinträchtigt, und kann die Fremdkörper genauer erfassen.Therefore, the foreign matter detection device can prevent energy transmitted from the power transmission device to the power receiving device from interfering with the detection of foreign matter trapped between the transmitting coil and the receiving coil, and can detect the foreign matter more accurately.

Alternativ ist es bei dieser Fremdkörperdetektionsvorrichtung vorteilhaft, dass die vorgegebene Frequenz der von der Energieversorgungsschaltung gelieferten Wechselstrom-Energie von der Frequenz der der Sendespule zugeführten Wechselstrom-Energie abweicht.Alternatively, it is advantageous in this foreign body detection device that the predetermined frequency of the alternating current energy supplied by the energy supply circuit differs from the frequency of the alternating current energy supplied to the transmission coil.

Daher kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung verhindern, dass die Wechselstrom-Energie zur Erkennung von Fremdkörpern die Energieübertragung von der Energieübertragungsvorrichtung zur Energieempfangsvorrichtung beeinträchtigt. Ferner kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung verhindern, dass von der Energieübertragungsvorrichtung an die Energieempfangsvorrichtung übertragene Energie die Detektion von zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingeschlossenen Fremdkörpern beeinträchtigt, und kann die Fremdkörper genauer erfassen.Therefore, the foreign matter detection device can prevent the AC power for detecting foreign matter from interfering with the power transmission from the power transmission device to the power receiving device. Further, the foreign matter detection device can prevent energy transmitted from the power transmission device to the power receiving device from interfering with the detection of foreign matter trapped between the transmitting coil and the receiving coil, and can detect the foreign matter more accurately.

Ferner ist es in dieser Fremdkörperdetektionsvorrichtung vorteilhaft, dass die mehreren Detektionsspulen so angeordnet sind, dass sie, von einer Mittelachsenrichtung der Sendespule aus gesehen, die Sendespule vollständig abdecken.Furthermore, in this foreign body detection device it is advantageous that the plurality of detection coils are arranged in such a way that, viewed from a central axis direction of the transmission coil, they completely cover the transmission coil.

Daher kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung Fremdkörper, die zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingeschlossen sind, unabhängig von der Position des Fremdkörpers mit hoher Genauigkeit erkennen.Therefore, the foreign matter detection device can detect foreign matter trapped between the transmitting coil and the receiving coil with high accuracy regardless of the position of the foreign matter.

In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Größe jeder der mehreren Detektionsspulen von der Mittelachsenrichtung der Sendespule aus gesehen kleiner ist als die Größe der Sendespule von der Mittelachsenrichtung der Sendespule aus gesehen.In this case, it is preferable that the size of each of the plurality of detection coils as viewed from the central axis direction of the transmission coil is smaller than the size of the transmission coil as viewed from the central axis direction of the transmission coil.

Daher kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung Fremdkörper, die zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingeschlossen sind, genau erkennen, selbst wenn der Fremdkörper kleiner als die Sendespule ist.Therefore, the foreign matter detection device can accurately detect foreign matter trapped between the sending coil and the receiving coil even if the foreign matter is smaller than the sending coil.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist eine schematische Ansicht einer Konfiguration eines Energieübertragungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 Fig. 13 is a schematic view of a configuration of a power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • 2 ist eine schematische Ansicht der Konfiguration der Fremd körperdetektionsvorrichtung; 2 Fig. 13 is a schematic view of the configuration of the foreign matter detection device;
  • 3 ist ein schematischer Seitenschnitt, der ein Beispiel für eine Positionsbeziehung zwischen einem Trägermaterial, auf dem die Fremdkörperdetektionsvorrichtung bereitgestellt ist, und einer Sendespule zeigt; 3 Fig. 13 is a schematic side section showing an example of a positional relationship between a substrate on which the foreign matter detection device is provided and a transmission coil;
  • 4 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel für die Anordnung einer Vielzahl von Detektionsspulen zeigt, die in der Fremdkörperdetektionsvorrichtung enthalten sind; 4th Fig. 13 is a schematic plan view showing an example of the arrangement of a plurality of detection coils included in the foreign matter detection device;
  • 5 ist ein Schaltplan zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Energ ieversorg u ngsschaltung; 5 Fig. 3 is a circuit diagram showing an example of a power supply circuit;
  • 6 ist ein Diagramm einer Schaltungsanordnung, das ein Beispiel für eine Erfassungsschaltung veranschaulicht. 6th Fig. 13 is a circuit arrangement diagram illustrating an example of a detection circuit.
  • 7A und 7B sind Diagramme, die ein Beispiel für ein Simulationsergebnis darstellen, das eine Änderung einer festgestellten Spannung in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Fremdkörpern anzeigt; 7A and 7B are diagrams showing an example of a simulation result showing a change in a detected Indicates tension depending on the presence or absence of foreign objects;
  • 8A und 8B sind Diagramme, die ein weiteres Beispiel eines Simulationsergebnisses veranschaulichen, das Änderungen der detektierten Spannung in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen einer Anhäufung von Fremdkörpern gemäß einer Modifikation anzeigt; und 8A and 8B 12 are diagrams illustrating another example of a simulation result indicating changes in the detected voltage depending on the presence or absence of an accumulation of foreign matter according to a modification; and
  • 9A und 9B sind Diagramme, die ein weiteres Beispiel für ein Simulationsergebnis darstellen, das Änderungen der detektierten Spannung in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Anhäufung von Fremdkörpern gemäß einer anderen Modifikation anzeigt. 9A and 9B 12 are diagrams showing another example of a simulation result showing changes in the detected voltage depending on the presence or absence of an accumulation of foreign matter according to another modification.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Im Folgenden wird eine Fremdkörperdetektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Diese Fremdkörperdetektionsvorrichtung umfasst ein Trägermaterial, das zwischen einer Sendespule einer engergiesendeseitigen Vorrichtung (im Folgenden einfach als Energieübertragungsvorrichtung bezeichnet) und einer Empfangsspule einer energieempfangsseitigen Vorrichtung (im Folgenden einfach als Energieempfangsvorrichtung bezeichnet) angeordnet ist, die in einem Energieübertragungssystem enthalten sind, das Energie berührungslos überträgt, und eine Vielzahl von Detektionsspulen, die auf der Platine so ausgebildet sind, dass sie elektromagnetisch miteinander gekoppelt sind. Jede der mehreren Detektionsspulen kann bei einer Frequenz in Resonanz treten, die sich von der Frequenz der der Sendespule der Energieübertragungsvorrichtung zugeführten Energie unterscheidet und bei der weder die Resonanzschaltung, die die Sendespule einschließt (in einem Fall, in dem die Resonanzschaltung auf der Energieübertragungsseite vorgesehen ist), noch die Resonanzschaltung, die die Empfangsspule einschließt, in Resonanz tritt. Diese Fremdkörperdetektionsvorrichtung liefert Wechselstrom mit einer Frequenz, bei der die Detektionsspulen mit einer beliebigen der mehreren Detektionsspulen in Resonanz treten, während sie eine von einer anderen der mehreren Detektionsspulen ausgegebene Spannung erfasst. Wenn Fremdkörper mit Leitfähigkeit, wie z.B. Metall, zwischen der Sende- und der Empfangsspule angehäuft werden, ändert sich die Resonanzcharakteristik jeder der mehreren Detektionsspulen, und als Folge davon ändert sich die detektierte Spannung. Daher überwacht diese Fremdkörperdetektionsvorrichtung die detektierte Spannung, und beurteilt, wenn die Spannung von dem vorgegebenen Referenzbereich abweicht, der dem Fall entspricht, in dem keine Fremdkörper angehäuft sind, und, ob Fremdkörper zwischen der Sende- und der Empfangsspule angehäuft sind.A foreign matter detection device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This foreign body detection device comprises a carrier material which is arranged between a transmission coil of a device on the energy transmission side (hereinafter referred to simply as an energy transmission device) and a receiving coil of a device on the energy reception side (hereinafter referred to simply as an energy reception device), which are contained in an energy transmission system which transmits energy without contact, and a plurality of detection coils formed on the board so as to be electromagnetically coupled to each other. Each of the plurality of detection coils can resonate at a frequency different from the frequency of the energy supplied to the transmission coil of the energy transmission device and at which neither the resonance circuit including the transmission coil (in a case where the resonance circuit is provided on the energy transmission side ), nor does the resonance circuit that includes the receiving coil resonate. This foreign matter detection device supplies alternating current at a frequency at which the detection coils resonate with any one of the plurality of detection coils while detecting a voltage output from another of the plurality of detection coils. When conductive foreign matter such as metal is accumulated between the transmitting and receiving coils, the resonance characteristic of each of the plurality of detection coils changes, and as a result, the detected voltage changes. Therefore, this foreign matter detection device monitors the detected voltage, and judges if the voltage deviates from the predetermined reference range corresponding to the case where no foreign matter is accumulated and whether or not foreign matter is accumulated between the transmitting and receiving coils.

1 ist eine schematische Ansicht einer Konfiguration eines Energieübertragungssystems, welches eine Fremdkörperdetektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Energieübertragungssystem 1 eine Energieübertragungsvorrichtung 2, eine Energieempfangsvorrichtung 3 und eine Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4. Die Energieübertragungsvorrichtung 2 und die Energieempfangsvorrichtung 3 bilden eine berührungslose Energiezuführungsvorrichtung, und die Energie wird von der Energieübertragungsvorrichtung 2 zur Energieempfangsvorrichtung 3 berührungslos durch den Raum übertragen. Die Energieübertragungsvorrichtung 2 umfasst eine Energieversorgungsschaltung 11 und eine Sendespule 12. Im Gegensatz dazu enthält die Energieempfangsvorrichtung 3 eine Empfangsspule 21, einen Resonanzkondensator 22 und eine Energieempfangsschaltung 23. Das Energieübertragungssystem 1 kann z.B. eine berührungslose Energiezuführungsvorrichtung eines so genannten Reihen-Reihen-ResonanzKondensator-Systems (SS-System) oder eines Reihen-Parallel-ResonanzKondensator-Systems (SP-System) sein. Alternativ kann das Energieübertragungssystem 1 eine berührungslose Energiezuführungsvorrichtung eines Systems (NS-System) sein, bei dem die Resonanz der Primärseite nicht verwendet wird und die Empfangsspule und der Resonanzkondensator auf der Sekundärseite in Reihenresonanz sind, oder ein System (NP-System), bei dem die Resonanz der Primärseite nicht verwendet wird und die Empfangsspule und der Resonanzkondensator auf der Sekundärseite in Parallelresonanz sind. 1 13 is a schematic view of a configuration of a power transmission system including a foreign matter detection device according to an embodiment of the present invention. As in 1 shown includes the energy transfer system 1 an energy transfer device 2 , a power receiving device 3 and a foreign matter detection device 4th . The energy transfer device 2 and the power receiving device 3 form a non-contact energy supply device, and the energy is supplied by the energy transmission device 2 to the energy receiving device 3 transmitted contactlessly through the room. The energy transfer device 2 includes a power supply circuit 11 and a transmitter coil 12 . In contrast, the power receiving device contains 3 a receiving coil 21st , a resonance capacitor 22nd and a power receiving circuit 23 . The energy transmission system 1 can be, for example, a non-contact energy supply device of a so-called series-series resonance capacitor system (SS system) or a series-parallel resonance capacitor system (SP system). Alternatively, the energy transmission system 1 a non-contact power supply device of a system (NS system) in which the resonance of the primary side is not used and the receiving coil and the resonance capacitor on the secondary side are in series resonance, or a system (NP system) in which the resonance of the primary side is not is used and the receiving coil and the resonance capacitor on the secondary side are in parallel resonance.

Zuerst wird die Energieübertragungsvorrichtung 2 beschrieben. Die Energieversorgungsschaltung 11 versorgt die Sendespule 12 mit Wechselstrom. Daher umfasst die Energieversorgungsschaltung 11 zum Beispiel eine Gleichstromversorgung, die Gleichstrom liefert, eine Wechselrichterschaltung, die den von der Gleichstromversorgung gelieferten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und den Wechselstrom an die Energieversorgungsschaltung 12 liefert, sowie eine Steuerschaltung, die die Wechselrichterschaltung steuert. Die Wechselrichterschaltung kann ein Vollbrücken-Wechselrichter, bei dem vier Schaltelemente (z.B. MOSFETs) vollbrückenförmig verbunden sind, oder ein Halbbrücken-Wechselrichter sein, bei dem zwei Schaltelemente halbbrückenförmig verbunden sind. Die Steuerschaltung schaltet jedes in der Wechselrichterschaltung enthaltene Schaltelement ein/aus, so dass die Frequenz der der Sendespule 12 zugeführten Wechselstrom-Energie eine vorbestimmte Frequenz wird (z.B. die Frequenz, bei der die Resonanzschaltung der Energieempfangsvorrichtung 3 mitschwingt). Die Energieversorgungsschaltung 11 kann ferner zwischen der Gleichstromversorgung und der Wechselrichterschaltung einen Gleichspannungswandler enthalten. Alternativ kann die Energieversorgungsschaltung 11 eine Gleichrichterschaltung enthalten, die anstelle der Gleichstromversorgung an eine Wechselstromversorgung angeschlossen ist und Wechselstrom von der Wechselstromversorgung gleichrichtet, sowie eine Blindleistungskompensationschaltung, die an eine Gleichrichterschaltung angeschlossen ist und pulsierende Flussleistung, die von der Gleichrichterschaltung ausgegeben wird, in Gleichstromenergie umwandelt. In diesem Fall kann die Steuerschaltung z.B. die Blindleistungskompensationschaltung so steuern, dass die Spannung der Gleichstromenergie, die der Wechselrichterschaltung zugeführt wird, angepasst wird, um die Spannung der Leistung, die die Energieempfangsvorrichtung 3 empfängt, konstant zu halten.First is the energy transfer device 2 described. The power supply circuit 11 supplies the transmitter coil 12 with alternating current. Therefore, the power supply circuit includes 11 for example, a direct current power supply that supplies direct current, an inverter circuit that converts the direct current supplied from the direct current power supply into alternating current, and the alternating current to the power supply circuit 12 supplies, and a control circuit which controls the inverter circuit. The inverter circuit can be a full-bridge inverter in which four switching elements (for example MOSFETs) are connected in a full-bridge shape, or a half-bridge inverter in which two switching elements are connected in a half-bridge shape. The control circuit switches each switching element contained in the inverter circuit on / off, so that the frequency of the transmission coil 12 AC power supplied becomes a predetermined frequency (e.g., the frequency at which the resonance circuit of the power receiving device 3 resonates). The power supply circuit 11 may further include a DC / DC converter between the DC power supply and the inverter circuit. Alternatively, the power supply circuit 11 a rectifier circuit that is connected to an AC power supply in place of the DC power supply and rectifies alternating current from the AC power supply, and a reactive power compensation circuit that is connected to a rectifier circuit and converts pulsating flux power output from the rectifier circuit into DC energy. In this case, the control circuit can, for example, be the reactive power compensation circuit control so that the voltage of the DC power supplied to the inverter circuit is adjusted to match the voltage of the power supplied to the power receiving device 3 receives to keep constant.

Die Sendespule 12 überträgt die Wechselstrom-Energie, welche von der Energieversorgungsschaltung 11 zugeführt wird, an die Empfangsspule 21 der Energieempfangsvorrichtung 3 durch den Raum. Zu beachten ist, dass die Energieübertragungsvorrichtung 2 einen Kondensator enthalten kann, der in Reihe mit der Sendespule 12 zwischen der Sendespule 12 und der Wechselrichterschaltung der Energieversorgungsschaltung 11 geschaltet ist. Dieser Kondensator kann zur Abschaltung der Gleichstromversorgung oder zur Bildung eines Resonanzkreises dienen, der mit der Sendespule 12 bei der Frequenz der der Sendespule 12 zugeführten Wechselstromversorgung in Resonanz schwingt.The transmitter coil 12 transmits the AC power coming from the power supply circuit 11 is fed to the receiving coil 21st the energy receiving device 3 through the room. It should be noted that the energy transfer device 2 may include a capacitor in series with the transmitter coil 12 between the transmitter coil 12 and the inverter circuit of the power supply circuit 11 is switched. This capacitor can be used to switch off the direct current supply or to form a resonant circuit that connects to the transmitter coil 12 at the frequency of the transmitter coil 12 supplied AC power supply oscillates in resonance.

Zu beachten ist, dass die Energieübertragungsvorrichtung 2 ferner eine Kommunikationseinrichtung enthalten kann, die ein Signal empfängt, das den Energieempfangsstatus der Energieempfangsvorrichtung 3 anzeigt. In diesem Fall kann die Steuerschaltung der Energieversorgungsschaltung 11 den Zeitpunkt des Ein-/Ausschaltens jedes Schaltelements der Wechselrichterschaltung so ändern, dass die Frequenz der an die Sendespule 12 gelieferten Wechselstrom-Energie entsprechend dem Energieempfangsstatus geändert wird.It should be noted that the energy transfer device 2 may further include a communication device that receives a signal indicative of the power receiving status of the power receiving device 3 indicates. In this case, the control circuit of the power supply circuit 11 change the time of switching on / off each switching element of the inverter circuit so that the frequency of the transmitter coil 12 AC power supplied is changed according to the power receiving status.

Ferner, wenn der Steuerkreis der Energieversorgungsschaltung 11 von der Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 ein Signal empfängt, das anzeigt, dass zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäufte Fremdkörper erkannt werden, kann außerdem jedes in der Wechselrichterschaltung enthaltene Schaltelement abgeschaltet und die Stromversorgung von der Energieversorgungsschaltung 11 zur Sendespule 12 gestoppt werden.Further, when the control circuit of the power supply circuit 11 from the foreign matter detection device 4th receives a signal indicating that between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st accumulated foreign bodies are detected, each switching element contained in the inverter circuit can also be switched off and the power supply from the power supply circuit 11 to the transmitter coil 12 being stopped.

Als Nächstes wird die Energieempfangsvorrichtung 3 beschrieben. Die Empfangsspule 21 bildet zusammen mit dem Resonanzkondensator 22 eine Resonanzschaltung und schwingt mit einem Wechselstrom mit, der durch die Sendespule 12 der Energieübertragungsvorrichtung 2 fließt, um Energie von der Sendespule 12 zu empfangen. Daher kann der Resonanzkondensator 22 in Reihe mit der Empfangsspule 21 oder parallel zur Empfangsspule 21 geschaltet werden. Die Wechselstrom-Energie aus der Resonanzschaltung, die durch die Empfangsspule 21 und den Resonanzkondensator 22 gebildet wird, wird an die Energieempfangsschaltung 23 ausgegeben. Zu beachten ist, dass die Windungszahl der Empfangsspule 21 und die Windungszahl der Sendespule 12 gleich oder voneinander verschieden sein können.Next is the power receiving device 3 described. The receiving coil 21st forms together with the resonance capacitor 22nd a resonance circuit and resonates with an alternating current flowing through the transmitter coil 12 the energy transfer device 2 flows to energy from the transmitter coil 12 to recieve. Therefore, the resonance capacitor 22nd in series with the receiving coil 21st or parallel to the receiving coil 21st be switched. The AC energy from the resonant circuit passing through the receiving coil 21st and the resonance capacitor 22nd is formed is sent to the power receiving circuit 23 issued. It should be noted that the number of turns of the receiving coil 21st and the number of turns of the transmitter coil 12 may be the same or different from one another.

Die Energieempfangsschaltung 23 wandelt die Wechselstrom-Energie aus der Resonanzschaltung, die durch die Empfangsspule 21 und den Resonanzkondensator 22 gebildet wird, in Gleichstromenergie um und gibt die Gleichstromenergie an eine Lastschaltung (nicht abgebildet) aus, die an die Energieempfangsschaltung 23 angeschlossen ist. Daher enthält die Energieempfangsschaltung 23 beispielsweise eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung, die Wechselstromenergie aus der Resonanzschaltung in pulsierende Durchflussleistung umwandelt, und einen Glättungskondensator, der die pulsierende Durchflussleistung aus der Vollwellen-Gleichrichterschaltung glättet und die pulsierende Flussleistung an die Lastschaltung ausgibt. Darüber hinaus kann die Energieempfangsschaltung 23 ein Voltmeter zur Messung einer an die Lastschaltung abgegebenen Spannung, eine Kommunikationseinrichtung zur Übertragung eines den Energieempfangsstatus anzeigenden Signals, wie z.B. einer vom Voltmeter gemessenen Spannung, an die Energieübertragungsvorrichtung 2, ein Schaltelement zur Auswahl der Verbindung oder Trennung zwischen der Lastschaltung und der Energieempfangsschaltung 23, eine Steuerschaltung zum Ein-/Ausschalten des Schaltelements und ähnliches enthalten.The energy receiving circuit 23 converts the AC energy from the resonant circuit that passes through the receiving coil 21st and the resonance capacitor 22nd is formed into direct current energy and outputs the direct current energy to a load circuit (not shown) which is connected to the energy receiving circuit 23 connected. Therefore, the power receiving circuit includes 23 For example, a full-wave rectifier circuit that converts AC energy from the resonance circuit into pulsating flow power, and a smoothing capacitor that smooths the pulsating flow power from the full-wave rectifier circuit and outputs the pulsating flow power to the load circuit. In addition, the power receiving circuit 23 a voltmeter for measuring a voltage delivered to the load circuit, a communication device for transmitting a signal indicating the energy reception status, such as a voltage measured by the voltmeter, to the energy transmission device 2 , a switching element for selecting connection or disconnection between the load circuit and the power receiving circuit 23 , a control circuit for turning on / off the switching element and the like.

Als nächstes wird die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 entsprechend der Ausführungsform beschrieben. Die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 ist zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 in einem Fall angeordnet, in dem die Energieübertragungsvorrichtung 2 und die Energieempfangsvorrichtung 3 in einer Positionsbeziehung stehen, die in der Lage ist, Energie zu übertragen, d.h. in einer Positionsbeziehung, in der die Sendespule 12 und die Empfangsspule 21 elektromagnetisch gekoppelt werden können. Die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 detektiert Fremdkörper mit Leitfähigkeit wie Metall, wobei die Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind.Next, the foreign matter detection device 4th according to the embodiment. The foreign body detection device 4th is between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st arranged in a case where the power transmission device 2 and the power receiving device 3 are in a positional relationship that is capable of transmitting energy, that is, in a positional relationship in which the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st can be electromagnetically coupled. The foreign body detection device 4th detects foreign bodies with conductivity such as metal, with the foreign body between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated.

2 ist eine schematische Ansicht der Konfiguration der Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4. 3 ist eine schematische Seitenschnittansicht, die ein Beispiel für eine Positionsbeziehung zwischen einem Trägermaterial, auf dem die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 bereitgestellt ist, und der Sendespule zeigt 12. Darüber hinaus ist 4 eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel für die Anordnung einer Vielzahl von Detektionsspulen zeigt, die in der Fremdkörperdetektionsvorrichtung enthalten sind 4. 2 Fig. 13 is a schematic view of the configuration of the foreign matter detection device 4th . 3 Fig. 13 is a schematic side sectional view showing an example of a positional relationship between a substrate on which the foreign matter detection device is placed 4th is provided, and the transmitter coil shows 12. In addition, it is 4th FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of the arrangement of a plurality of detection coils included in the foreign matter detection device.

Wie in 2 dargestellt, enthält die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 eine Energieversorgungsschaltung 41, eine Vielzahl von Detektionsspulen 42-1 bis 42-n (n ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr), eine Vielzahl von Kondensatoren 43-1 bis 43-n und eine Erfassungsschaltung 44. Die Energieversorgungsschaltung 41, die Mehrzahl von Detektionsspulen 42-1 bis 42-n, die Mehrzahl von Kondensatoren 43-1 bis 43-n und die Erfassungsschaltung 44 sind auf dem Trägermaterial 45 vorgesehen, das zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 in einem Fall angeordnet ist, in dem die Sendespule 12 und die Empfangsspule 21 in einer Positionsbeziehung stehen, in der diese elektromagnetisch gekoppelt werden können. In der Ausführungsform ist das Trägermaterial 45 an der Energieübertragungsvorrichtung 2 befestigt. Ein Signal, das das Detektionsergebnis von Fremdkörpern aus der Erfassungsschaltung 44 anzeigt, wird an die Energieversorgungsschaltung 11 der Energieübertragungsvorrichtung 2 ausgegeben.As in 2 shown includes the foreign matter detection device 4th a power supply circuit 41 , a variety of Detection coils 42-1 to 42-n (n is an integer of 2 or more), a variety of capacitors 43-1 to 43-n and a detection circuit 44 . The power supply circuit 41 , the plurality of detection coils 42-1 to 42-n , the plurality of capacitors 43-1 to 43-n and the detection circuit 44 are on the carrier material 45 provided between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st is arranged in a case where the transmission coil 12 and the receiving coil 21st are in a positional relationship in which they can be electromagnetically coupled. In the embodiment, the carrier material is 45 on the energy transfer device 2 attached. A signal showing the result of detection of foreign objects from the detection circuit 44 indicates is to the power supply circuit 11 the energy transfer device 2 issued.

5 ist ein Schaltplan zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Energieversorgungsschaltung 41. Die Energieversorgungsschaltung 41 umfasst z.B. ein Gleichspannungsenergieversorgung 51, die Gleichstrom liefert, eine Energiezuführungsspule 52, einen Kondensator 53, eine Wechselrichterschaltung 54 und eine Steuerschaltung 55, die die Wechselrichterschaltung 54 steuert. 5 Fig. 13 is a circuit diagram showing an example of the power supply circuit 41 . The power supply circuit 41 includes, for example, a DC power supply 51 , which supplies direct current, a power supply coil 52 , a capacitor 53 , an inverter circuit 54 and a control circuit 55 who have made the inverter circuit 54 controls.

Die Energiezuführungsspule 52 umfasst ein Ende, dass über den Kondensator 53 an den Umrichterschaltkreis 54 angeschlossen ist, und ein anderes Ende, das geerdet ist. Die Energiezuführungsspule 52 ist so angeordnet, dass sie elektromagnetisch mit einer Eingangsspule, die eine der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n ist (in der Ausführungsform die Detektionsspule 42-1), gekoppelt ist und liefert Wechselstrom von der Wechselrichterschaltung 54 an die Eingangsspule. Zu beachten ist, dass die Anschlussreihenfolge der Energiezuführungsspule 52 und des Kondensators 53 vertauscht werden kann.The energy supply coil 52 includes one end that crosses the capacitor 53 to the inverter circuit 54 and another end that is grounded. The energy supply coil 52 is arranged to be electromagnetically connected to an input coil, which is one of the plurality of detection coils 42-1 to 42-n is (in the embodiment the detection coil 42-1 ), is coupled and supplies alternating current from the inverter circuit 54 to the input coil. It should be noted that the connection sequence of the energy supply coil 52 and the capacitor 53 can be swapped.

Die Wechselrichterschaltung 54 wandelt die von der Gleichspannungsenergieversorgung 51 gelieferte Gleichstrom-Energie in Wechselstromenergie um und liefert die Wechselstromenergie an die Energiezuführungsspule 52. In diesem Beispiel ist die Wechselrichterschaltung 54 als Halbbrücken-Wechselrichter konfiguriert, bei dem zwei Schaltelemente (z.B. MOSFETs) in Vollbrückenform verbunden sind. Die Wechselrichterschaltung 54 kann jedoch ein Vollbrücken-Wechselrichter sein, bei dem vier Schaltelemente vollbrückenförmig verbunden sind. Die Steuerschaltung 55 schaltet jedes Schaltelement, das in dem Wechselrichterschaltkreis enthalten ist, ein/aus, so dass die Frequenz der Wechselstromenergie, die der Energiezuführungsspule 52 zugeführt wird, eine vorbestimmte Frequenz wird.The inverter circuit 54 converts the from the DC power supply 51 supplied direct current energy into alternating current energy and supplies the alternating current energy to the energy supply coil 52 . In this example is the inverter circuit 54 configured as a half-bridge inverter in which two switching elements (eg MOSFETs) are connected in full-bridge form. The inverter circuit 54 However, it can be a full bridge inverter in which four switching elements are connected in a full bridge shape. The control circuit 55 turns on / off each switching element included in the inverter circuit, so that the frequency of the AC power that of the power supply coil 52 is supplied, a predetermined frequency.

Zu beachten ist, dass es vorzuziehen ist, dass die Frequenz der Wechselstromenergie, die von der Energieversorgungsschaltung 41 über die Energiezuführungsspule 52 an die Eingangsspule geliefert wird, sich von der Frequenz der Wechselstromenergie unterscheidet, die an die Sendespule 12 der Energieübertragungsvorrichtung 2 geliefert wird, und eine Frequenz ist, bei der weder die Resonanzschaltung, welche die Sendespule 12 einschließt (in einem Fall, in dem der Resonanzkreis in der Stromübertragungsvorrichtung 2 vorgesehen ist), noch die Resonanzschaltung, welche die Empfangsspule 21 einschließt, in Resonanz schwingt. Zum Beispiel kann die Frequenz der von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferten Wechselspannung eine höhere Frequenz sein als die Frequenz (z.B. 85 kHz oder 150 kHz) der der Sendespule 12 zugeführten Wechselspannung, z.B. 13,56 MHz, 27,12 MHz oder 40,68 MHz, die zum ISM-Band gehören. Dadurch kann verhindert werden, dass die von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferte Wechselspannung die Energieübertragung von der Energieübertragungsvorrichtung 2 zur Energieempfangsvorrichtung 3 beeinflusst. Ferner, da die Frequenz der von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferten Wechselstrom-Energie auf diese Weise eingestellt wird, kann die Induktivität jeder der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n, die in der Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 enthalten sind, relativ klein gemacht werden. Daher ist es einfach, die Größe jeder kleiner als die Größe der Sendespule 12 zu machen.Note that it is preferable that the frequency of the alternating current power supplied by the power supply circuit 41 via the energy supply coil 52 supplied to the input coil differs from the frequency of the AC power supplied to the transmit coil 12 the energy transfer device 2 is supplied, and a frequency at which neither the resonance circuit, which the transmitting coil 12 includes (in a case where the resonance circuit in the power transmission device 2 is provided), nor the resonance circuit, which is the receiving coil 21st includes, vibrates in resonance. For example, the frequency can be that of the power supply circuit 41 AC voltage supplied must be a higher frequency than the frequency (e.g. 85 kHz or 150 kHz) of the transmitter coil 12 AC voltage supplied, for example 13.56 MHz, 27.12 MHz or 40.68 MHz, which belong to the ISM band. This can prevent that from the power supply circuit 41 AC voltage supplied the energy transfer from the energy transfer device 2 to the energy receiving device 3 influenced. Furthermore, since the frequency of the power supply circuit 41 supplied AC energy is adjusted in this way, the inductance of each of the plurality of detection coils 42-1 to 42-n that are in the foreign matter detection device 4th are made relatively small. Hence, it is easy to make the size of each smaller than the size of the transmitter coil 12 close.

Unter erneuter Bezugnahme auf die 3 und 4 ist jede der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n als ein Verdrahtungsmuster konfiguriert, das aus einem auf dem Trägermaterial 45 vorgesehenen Leiter wie z.B. Metall besteht. Jede der Detektionsspulen 42-i und jeder der entsprechenden Kondensatoren 43-i (i = 1, 2, ..., n) sind miteinander verbunden und bilden eine Resonanzschaltung. Es ist vorzuziehen, dass die Induktivität jeder Detektionsspule und die Kapazität jedes Kondensators so eingestellt werden, dass die Resonanzfrequenz der von der Detektionsspule und dem Kondensator gebildeten Resonanzschaltung nicht mit der Frequenz der der Sendespule 12 zugeführten Wechselspannung mitschwingt. Infolgedessen schwingt jede Resonanzschaltung der Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 nicht mit der Wechselstrom-Energie mit, die von der Energieübertragungsvorrichtung 2 an das Energieempfangsvorrichtung 3 übertragen wird. Deshalb kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 verhindern, dass von der Energieübertragungsvorrichtung 2 an die Energieempfangsvorrichtung 3 übertragene Wechselstrom-Energie die Detektion von Fremdkörpern beeinflusst. Außerdem ist es vorzuziehen, dass die Induktivität jeder Detektionsspule und die Kapazität jedes Kondensators so eingestellt werden, dass die Resonanzfrequenz der durch die Detektionsspule und den Kondensator gebildeten Resonanzschaltung eine Frequenz ist, bei der die Resonanzschaltung in der Frequenz der von der Stromversorgungsschaltung 41 gelieferten Wechselspannung mitschwingt. Infolgedessen wird der Verlust, bis die von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferte Wechselstrom-Energie die Erfassungsschaltung 44 erreicht, unterdrückt, und daher kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 eine Verschlechterung der Genauigkeit der Fremdkörperdetektion unterdrücken. Zu beachten ist, dass die Resonanzfrequenz jeder Resonanzschaltung und die Frequenz der von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferten Wechselstrom-Energie nicht übereinstimmen müssen, solange die von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferte Wechselstrom-Energie die Erfassungsschaltung 44 erreicht.Referring again to the 3 and 4th is each of the multiple detection coils 42-1 to 42-n configured as a wiring pattern made up of one on the substrate 45 provided conductor such as metal. Each of the detection coils 42-i and each of the respective capacitors 43-i (i = 1, 2, ..., n) are connected to each other and form a resonance circuit. It is preferable that the inductance of each detection coil and the capacitance of each capacitor are adjusted so that the resonance frequency of the resonance circuit formed by the detection coil and the capacitor does not match the frequency of that of the transmission coil 12 supplied AC voltage resonates. As a result, each resonance circuit of the foreign matter detection device vibrates 4th does not use the AC power coming from the power transmission device 2 to the energy receiving device 3 is transmitted. Therefore, the foreign matter detection device can 4th prevent from the energy transfer device 2 to the energy receiving device 3 transmitted alternating current energy influences the detection of foreign bodies. In addition, it is preferable that the inductance of each detection coil and the capacitance of each capacitor are adjusted so that the resonance frequency of the resonance circuit formed by the detection coil and the capacitor is a frequency at which the resonance circuit is at the frequency of the power supply circuit 41 supplied alternating voltage resonates. As a result, the loss until that of the power supply circuit 41 AC power supplied to the detection circuit 44 reached, suppressed, and therefore the foreign matter detection device 4th suppress a deterioration in the accuracy of foreign matter detection. Note that the resonance frequency of each resonance circuit and the frequency of the power supply circuit 41 Supplied AC energy do not have to match as long as that of the power supply circuit 41 AC power supplied to the detection circuit 44 reached.

Außerdem ist jede der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n auf dem Trägermaterial 45 so angeordnet, dass sie keinen elektrischen Kontakt miteinander haben und elektromagnetisch miteinander gekoppelt sind. Zum Beispiel ist jede der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n auf dem Trägermaterial 45 so angeordnet, dass sie direkt elektromagnetisch mit einer oder mehreren der anderen Detektionsspulen gekoppelt ist. Daher schwingt jede Detektionsspule mit der von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferten Wechselstrom-Energie zusammen mit dem entsprechenden Kondensator mit, und somit wird die Wechselstrom-Energie an die Erfassungsschaltung 44 übertragen.In addition, each of the plural detection coils is 42-1 to 42-n on the carrier material 45 arranged so that they have no electrical contact with each other and are electromagnetically coupled to each other. For example, each of the plurality of detection coils is 42-1 to 42-n on the carrier material 45 arranged to be directly electromagnetically coupled to one or more of the other detection coils. Therefore, each detection coil vibrates with that of the power supply circuit 41 supplied AC energy along with the corresponding capacitor, and thus the AC energy is sent to the detection circuit 44 transfer.

Das Trägermaterial 45 ist so angeordnet, dass die Richtung der Mittelachse der Übertragungsspule 12 und die Normale des Trägermaterials 45 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Mehrzahl der Detektionsspulen 42-1 bis 42-n ist so angeordnet, dass sie die gesamte Sendespule 12 abdeckt, wenn die Sendespule 12 von der Richtung ihrer Mittelachse aus betrachtet wird.The carrier material 45 is arranged so that the direction of the central axis of the transmission coil 12 and the normal of the substrate 45 run essentially parallel to one another. The majority of the detection coils 42-1 to 42-n is arranged so that it covers the entire transmitter coil 12 covers when the transmitter coil 12 is viewed from the direction of its central axis.

Darüber hinaus sind in 4 unter der Vielzahl der Detektionsspulen 42-1 bis 42-n die durch durchgezogene Linien angezeigten Detektionsspulen auf der Oberfläche des Trägermaterials 45 angeordnet, die der Empfangsspule 21 zugewandt ist (im Folgenden der Einfachheit halber als Vorderfläche bezeichnet). Im Gegensatz dazu sind unter der Vielzahl der Detektionsspulen 42-1 bis 42-n die durch gestrichelte Linien angezeigten Detektionsspulen auf einer Oberfläche des Trägermaterials 45 auf der der Sendespule 12 zugewandten Seite (im Folgenden der Einfachheit halber als Rückfläche bezeichnet) angeordnet.In addition, in 4th among the multitude of detection coils 42-1 to 42-n the detection coils indicated by the solid lines on the surface of the substrate 45 arranged that of the receiving coil 21st is facing (hereinafter referred to for the sake of simplicity as the front surface). In contrast, among the plurality of detection coils 42-1 to 42-n the detection coils indicated by dashed lines on a surface of the carrier material 45 on that of the transmitter coil 12 facing side (hereinafter referred to as the rear surface for the sake of simplicity).

In diesem Beispiel ist die Mehrzahl der Detektionsspulen 42-1 bis 42-n in einem zweidimensionalen Raster angeordnet. Dann werden die jeweiligen Detektionsspulen so angeordnet, dass die benachbarten Detektionsspulen auf verschiedenen Oberflächen des Trägermaterials 45 vorgesehen sind. Beispielsweise ist es vorzuziehen, dass die benachbarten Detektionsspulen so angeordnet sind, dass zumindest Teile der benachbarten Detektionsspulen einander überlappen, wenn sie von der Normalen der Vorderfläche des Trägermaterials 45 aus gesehen werden. Infolgedessen steigt der Kopplungsgrad zwischen den benachbarten Detektionsspulen, und als Folge davon verringert sich der Verlust bis zur Übertragung der von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferten Wechselspannung an die Erfassungsschaltung 44.In this example, the majority of the detection coils are 42-1 to 42-n arranged in a two-dimensional grid. The respective detection coils are then arranged in such a way that the adjacent detection coils are on different surfaces of the carrier material 45 are provided. For example, it is preferable that the adjacent detection coils are arranged such that at least parts of the adjacent detection coils overlap each other when they are from the normal of the front surface of the substrate 45 to be seen from. As a result, the degree of coupling between the adjacent detection coils increases, and as a result, the loss until the transmission from the power supply circuit decreases 41 AC voltage supplied to the detection circuit 44 .

Zu beachten ist, dass in dem in 4 dargestellten Beispiel jede der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist; die Form jeder Detektionsspule ist jedoch nicht auf eine Kreisform beschränkt und kann z. B. eine elliptische oder rechteckige Form haben. Die Form und Größe jeder der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n kann identisch oder voneinander verschieden sein. Außerdem ist es vorzuziehen, dass die Größe jeder der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n kleiner ist als die Größe der Sendespule 12, von der Mittelachsenrichtung der Sendespule 12 aus gesehen. Infolgedessen wird selbst in einem Fall, in dem Fremdkörper, die kleiner als die Sendespule 12 sind, zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft werden, jede der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n in einfacher Weise durch den Fremdkörper betroffen. Daher kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 solche kleinen Fremdkörper genau erkennen.It should be noted that in the in 4th illustrated example each of the plurality of detection coils 42-1 to 42-n is substantially circular; however, the shape of each detection coil is not limited to a circular shape and may e.g. B. have an elliptical or rectangular shape. The shape and size of each of the multiple detection coils 42-1 to 42-n can be identical or different from each other. In addition, it is preferable that the size of each of the plurality of detection coils 42-1 to 42-n is smaller than the size of the transmitter coil 12 , from the central axis direction of the transmitter coil 12 seen from. As a result, even in a case where the foreign matter becomes smaller than the sending coil 12 are between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated, each of the plurality of detection coils 42-1 to 42-n affected in a simple manner by the foreign body. Therefore, the foreign matter detection device can 4th recognize such small foreign bodies precisely.

Die Erfassungsschaltung 44 erfasst die Spannung der über die mehreren Erfassungsspulen 42-1 bis 42-n übertragenen Wechselstrom-Energie und erkennt auf der Grundlage der erfassten Spannung zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäufte Fremdkörper.The detection circuit 44 detects the voltage across the multiple detection coils 42-1 to 42-n transmitted AC energy and detects based on the detected voltage between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st accumulated foreign matter.

In der Ausführungsform beeinflusst die von der Energieübertragungsvorrichtung 2 zur Energieempfangsvorrichtung 3 übertragene Wechselstrom-Energie die Übertragung von Wechselstrom-Energie zur Erfassungsschaltung 44 von der Energieversorgungsschaltung 41 über die Vielzahl von Detektionsspulen 42-1 bis 42-n nicht. Wenn im Gegensatz dazu Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind, ändert der Fremdkörper die Resonanzcharakteristik einer der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n und beeinträchtigt die Übertragung von Wechselstrom-Energie von der Energieversorgungsschaltung 41 zur Erfassungsschaltung 44. Infolgedessen ändert sich die von der Erfassungsschaltung 44 erfasste Spannung. Wenn beispielsweise die zugeführte Wechselstrom-Energie bewirkt, dass sich Metall einer der von einem Strom durchflossenen Detektionsspulen nähert, erzeugt der durch den Strom in der Nähe der Detektionsspule erzeugte magnetische Fluss einen Wirbelstrom im Metall, der zu Verlusten führt. Darüber hinaus reduziert der durch den Wirbelstrom erzeugte magnetische Fluss die Induktivität der Detektionsspule. Insbesondere in einem Fall, in dem das Metall eine magnetische Substanz ist, kann bloß der Verlust relativ groß sein, obwohl die Änderung der Induktivität gering ist. Infolgedessen ändert sich die Resonanzcharakteristik der Resonanzschaltung einschließlich der Detektionsspule. Daher beurteilt die Erfassungsschaltung 44, ob die detektierte Spannung in einem vorgegebenen Referenzbereich enthalten ist oder nicht. In einem Fall, in dem die erfasste Spannung außerhalb des vorgegebenen Referenzbereichs liegt, beurteilt die Erfassungsschaltung 44, dass Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind. Zu beachten ist, dass als vorgegebener Referenzbereich nur der untere Grenzwert oder sowohl der obere Grenzwert als auch der untere Grenzwert eingestellt werden kann. In einem Fall, in dem nur der untere Grenzwert eingestellt ist, wird beurteilt, dass die erfasste Spannung außerhalb des vorgegebenen Referenzbereichs liegt, wenn die erfasste Spannung niedriger als der untere Grenzwert wird. Darüber hinaus wird in einem Fall, in dem sowohl der obere Grenzwert als auch der untere Grenzwert festgelegt sind, beurteilt, dass die erfasste Spannung außerhalb des Referenzbereichs liegt, wenn die erfasste Spannung niedriger als der untere Grenzwert oder höher als der obere Grenzwert wird. Zu beachten ist, dass in diesem Beispiel die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 nur eine Erfassungsschaltung 44 enthält. Die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 kann zwei oder mehr Erfassungsschaltungen 44 enthalten. Zum Beispiel ist in 4 die Funktion des oberen rechten Endabschnitts und des unteren linken Endabschnitts im Raster der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n als Übertragungsweg der Wechselstrom-Energie von der Energieversorgungsschaltung 41 zur Erfassungsschaltung 44 nicht so hoch. Daher kann die Erfassungsschaltung 44 entweder dem oberen rechten Ende oder dem unteren linken Ende des Rasters der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n oder beiden hinzugefügt werden. Dadurch wird der Bereich, in dem die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 Fremdkörper genau erkennen kann, größer.In the embodiment, it is influenced by the power transmission device 2 to the energy receiving device 3 AC transmitted energy means the transmission of AC energy to the sensing circuit 44 from the power supply circuit 41 via the multitude of detection coils 42-1 to 42-n Not. If, on the contrary, there is a foreign body between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated, the foreign matter changes the resonance characteristic of one of the plurality of detection coils 42-1 to 42-n and affects the transmission of AC power from the power supply circuit 41 for detection circuit 44 . As a result, that of the detection circuit changes 44 detected voltage. For example, if the supplied alternating current energy causes metal to approach one of the detection coils through which a current flows, the current generated by the current in the vicinity of the Detection coil, magnetic flux generated an eddy current in the metal, which leads to losses. In addition, the magnetic flux generated by the eddy current reduces the inductance of the detection coil. In particular, in a case where the metal is a magnetic substance, although the change in inductance is small, only the loss may be relatively large. As a result, the resonance characteristic of the resonance circuit including the detection coil changes. Therefore, the detection circuit judges 44 whether or not the detected voltage is contained in a predetermined reference range. In a case where the detected voltage is outside the predetermined reference range, the detection circuit judges 44 that foreign body between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated. It should be noted that only the lower limit value or both the upper limit value and the lower limit value can be set as the specified reference range. In a case where only the lower limit value is set, it is judged that the detected voltage is out of the predetermined reference range when the detected voltage becomes lower than the lower limit value. Furthermore, in a case where both the upper limit value and the lower limit value are set, it is judged that the detected voltage is out of the reference range when the detected voltage becomes lower than the lower limit value or higher than the upper limit value. Note that in this example, the foreign matter detection device 4th only one detection circuit 44 contains. The foreign body detection device 4th however, is not limited to this, and the foreign matter detection device 4th can have two or more detection circuits 44 contain. For example, in 4th the function of the upper right end section and the lower left end section in the grid of the plurality of detection coils 42-1 to 42-n as a transmission path of the AC power from the power supply circuit 41 for detection circuit 44 not that high. Therefore, the detection circuit 44 either the upper right end or the lower left end of the grid of the plurality of detection coils 42-1 to 42-n or both. This becomes the area in which the foreign body detection device 4th Can recognize foreign bodies exactly, larger.

6 ist ein Schaltplan zur Veranschaulichung eines Beispiels der Erfassungsschaltung 44. Die Erfassungsschaltung 44 enthält eine Resonanzschaltung 63 mit einer Empfangsspule 61 und einem Resonanzkondensator 62, einen Hochpaßfilter 64, einen Verstärker 65, eine Halbwellengleichrichterschaltung 66, einen Tiefpaßfilter 67, eine Spannungserfassungsschaltung 68 und eine Beurteilungsschaltung 69. Zu beachten ist, dass die Schaltungskonfiguration der Erfassungsschaltung 44 nicht auf die Schaltungskonfiguration gemäß 6 beschränkt ist und jede der verschiedenen Schaltungen sein kann, die in der Lage ist, die Spannung der von jeder Detektionsspule übertragenen Wechselstrom-Energie zu erfassen und zu beurteilen, ob die erfasste Spannung außerhalb eines vorgegebenen Referenzbereichs liegt oder nicht. 6th Fig. 13 is a circuit diagram showing an example of the detection circuit 44 . The detection circuit 44 contains a resonance circuit 63 with a receiving coil 61 and a resonance capacitor 62 , a high pass filter 64 , an amplifier 65 , a half-wave rectifier circuit 66 , a low pass filter 67 , a voltage detection circuit 68 and a judging circuit 69 . It should be noted that the circuit configuration of the detection circuit 44 not according to the circuit configuration 6th is limited and may be any of various circuits capable of detecting the voltage of the AC power transmitted from each detection coil and judging whether or not the detected voltage is outside a predetermined reference range.

Die Resonanzschaltung 63 detektiert die Wechselstrom-Energie, die von der Energieversorgungsschaltung 41 geliefert und über die Mehrzahl der Detektionsspulen 42-1 bis 42-n übertragen wird. Daher ist die Empfangsspule 61 der Resonanzschaltung 63 so angeordnet, dass sie elektromagnetisch direkt (d.h. ohne eine weitere Detektionsspule dazwischen) mit einer Ausgangsspule (Detektionsspule 42-n in der Ausführungsform) gekoppelt ist, die nicht die Eingangsspule ist, der Wechselstrom von der Energieversorgungsschaltung 41 unter der Vielzahl der Detektionsspulen 42-1 bis 42-n zugeführt wird. Die Induktivität der Empfangsspule 61 und die Kapazität des Resonanzkondensators 62 sind so eingestellt, dass die Resonanzschaltung 63 mit der von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferten Wechselstrom-Energie in Resonanz schwingt. Zu beachten ist, dass 6 zeigt, dass zwei Resonanzkondensatoren 62 parallel zu der Empfangsspule 61 geschaltet sind. Jedoch ist die Anzahl der in der Resonanzschaltung 63 enthaltenen Resonanzkondensatoren 62 nicht auf zwei begrenzt und kann gleich eins oder drei oder mehr sein. Außerdem können die Empfangsspule 61 und der Resonanzkondensator 62 in Reihe geschaltet werden.The resonance circuit 63 detects the AC power supplied by the power supply circuit 41 and delivered through the plurality of detection coils 42-1 to 42-n is transmitted. Hence the receiving coil 61 the resonance circuit 63 arranged in such a way that they are electromagnetically direct (ie without a further detection coil in between) with an output coil (detection coil 42-n in the embodiment) other than the input coil, the alternating current from the power supply circuit is coupled 41 among the multitude of detection coils 42-1 to 42-n is fed. The inductance of the receiving coil 61 and the capacitance of the resonance capacitor 62 are set so that the resonance circuit 63 with that of the power supply circuit 41 supplied alternating current energy oscillates in resonance. It should be noted that 6th shows that two resonance capacitors 62 parallel to the receiving coil 61 are switched. However, the number is in the resonance circuit 63 contained resonance capacitors 62 not limited to two and can be one or three or more. You can also use the receiving coil 61 and the resonance capacitor 62 can be connected in series.

Zu beachten ist, dass es vorzuziehen ist, dass die Ausgangsspule (Detektionsspule 42-n), die elektromagnetisch mit der Empfangsspule 61 gekoppelt werden kann, eine Detektionsspule ist, die nicht direkt elektromagnetisch mit der Eingangsspule (Detektionsspule 42-1) gekoppelt ist, der Wechselstrom von der Energieversorgungsschaltung 41 zugeführt wird, so dass der von der Energieversorgungsschaltung 41 zugeführte Wechselstrom zur Empfangsspule 61 übertragen wird, nachdem er alle der mehreren Detektionsspulen 42-1 bis 42-n durchlaufen hat. In der Ausführung, wie in 4 dargestellt, befindet sich die Ausgangsspule an dem Ende, das dem Ende gegenüberliegt, an dem sich die Eingangsspule befindet.Note that it is preferable that the output coil (detection coil 42-n ), which electromagnetically with the receiving coil 61 can be coupled is a detection coil that is not directly electromagnetically connected to the input coil (detection coil 42-1 ) is coupled, the alternating current from the power supply circuit 41 is supplied so that the from the power supply circuit 41 AC current supplied to the receiving coil 61 is transmitted after having all of the multiple detection coils 42-1 to 42-n has gone through. In execution, as in 4th shown, the output coil is at the end opposite the end where the input coil is.

Der Hochpassfilter 64 ist zwischen der Resonanzschaltung 63 und den Verstärker 65 geschaltet und dämpft in der Wechselspannung, die der Resonanzkreis 63 empfangen hat, Störkomponenten mit einer Frequenz, die niedriger ist als die Frequenz der von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferten Wechselspannung. Der Verstärker 65 ist zwischen dem Hochpaßfilter 64 und der Halbwellengleichrichterschaltung 66 geschaltet und verstärkt die vom Hochpaßfilter 64 abgegebene Wechselstrom-Energie.The high pass filter 64 is between the resonance circuit 63 and the amplifier 65 switched and attenuates in the alternating voltage that the resonance circuit 63 received spurious components having a frequency lower than the frequency of the power supply circuit 41 AC voltage supplied. The amplifier 65 is between the high pass filter 64 and the half-wave rectifier circuit 66 switched and amplified the from the high-pass filter 64 AC power output.

Die Halbwellengleichrichterschaltung 66 wird zwischen den Verstärker 65 und den Tiefpassfilter 67 geschaltet und richtet die verstärkte Wechselstrom-Energie des Verstärkers 65 gleich und wandelt die halbgleichgerichtete Wechselstrom-Energie in eine pulsierende Flussleistung um. Der Tiefpaßfilter 67 wird zwischen die Halbwellengleichrichterschaltung 66 und die Spannungserfassungsschaltung 68 geschaltet und glättet die von der Halbwellengleichrichterschaltung 66 abgegebene pulsierende Flussleistung und wandelt die geglättete pulsierende Flussleistung in Gleichstromleistung um.The half-wave rectifier circuit 66 is between the amplifier 65 and the low pass filter 67 switched and directs the amplified AC power of the amplifier 65 equal and converts the semi-rectified alternating current energy into a pulsating flow power. The low-pass filter 67 is between the half-wave rectifier circuit 66 and the voltage detection circuit 68 switched and smoothes the from the half-wave rectifier circuit 66 emitted pulsating flow power and converts the smoothed pulsating flow power into direct current power.

Die Spannungserfassungsschaltung 68 ist mit dem Tiefpassfilter 67 verbunden und erkennt die Spannung des Gleichstromausgangs vom Tiefpassfilter 67. Daher beurteilt die Beurteilungsschaltung 69, ob die detektierte Spannung in einem vorgegebenen Referenzbereich enthalten ist oder nicht. In einem Fall, in dem die erfasste Spannung innerhalb des vorgegebenen Referenzbereichs liegt, beurteilt die Beurteilungsschaltung 69, dass keine Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind. Liegt die ermittelte Spannung außerhalb des vorgegebenen Referenzbereichs, beurteilt die Beurteilungsschaltung 69 dagegen, dass Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind. Dann gibt die Beurteilungsschaltung 69 ein Signal, das das Erkennungsergebnis des Fremdkörpers anzeigt, an die Energieversorgungsschaltung 11 der Energieübertragungsvorrichtung 2 aus. Zu beachten ist, dass die Spannungserfassungsschaltung 68 eine beliebige Spannungserfassungsschaltung zur Erfassung einer Gleichspannung sein kann. Darüber hinaus kann die Beurteilungsschaltung 69 eine beliebige von verschiedenen Schaltungen sein, die in der Lage ist, die ermittelte Spannung mit einem vorgegebenen Referenzbereich zu vergleichen und entsprechend dem Vergleichsergebnis ein Signal auszugeben.The voltage detection circuit 68 is with the low pass filter 67 and detects the DC output voltage from the low pass filter 67 . Therefore, the judging circuit judges 69 whether or not the detected voltage is contained in a predetermined reference range. In a case where the detected voltage is within the predetermined reference range, the judgment circuit judges 69 that there are no foreign objects between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated. If the determined voltage is outside the predefined reference range, the assessment circuit makes a judgment 69 against the fact that foreign bodies between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated. Then the judging circuit gives 69 a signal indicating the detection result of the foreign matter to the power supply circuit 11 the energy transfer device 2 out. Note that the voltage detection circuit 68 can be any voltage detection circuit for detecting a DC voltage. In addition, the assessment circuit 69 be any of various circuits which is capable of comparing the determined voltage with a predetermined reference range and outputting a signal according to the comparison result.

7A und 7B sind Diagramme, die ein Beispiel für ein Simulationsergebnis darstellen, das Änderungen einer Spannung (im folgenden einfach als detektierte Spannung bezeichnet) anzeigt, die vom Erfassungsschaltung 44 in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Anhäufung von Fremdkörpern detektiert wird. Bei dieser Simulation ist der Einfachheit halber, wie in 7A dargestellt, die Anzahl der Detektionsspulen der Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 drei (d.h. n = 3), und die Detektionsspulen 42-1 bis 42-3 sind in einer Linie zwischen der Energieversorgungsschaltung 41 und der Erfassungsschaltung 44 angeordnet. Außerdem sind die Detektionsspule 42-1 und die Detektionsspule 42-3 auf der Vorderfläche des Trägermaterials 45 angeordnet. Im Gegensatz dazu ist die Detektionsspule 42-2 auf der Rückfläche des Trägermaterials 45 angeordnet. In dieser Simulation beträgt die Induktivität L jeder Trägermaterials 50 nH, und die Kapazität C jedes der Kondensatoren 43-1 bis 43-3 beträgt 2,755 nF. Der Widerstand R jeder Resonanzschaltung, der durch jede Detektionsspule und den entsprechenden Kondensator gebildet wird, beträgt 0,1Ω. Das heißt, die Resonanzfrequenz f jeder Resonanzschaltung beträgt 13,56 MHz. Der Kopplungsgrad k12 zwischen der Detektionsspule 42-1 und der Detektionsspule 42-2 und der Kopplungsgrad k23 zwischen der Detektionsspule 42-2 und der Detektorspule 42-3 beträgt jeweils 0,01. Außerdem ist der Kopplungsgrad k13 zwischen der Detektionsspule 42-1 und der Detektionsspule 42-3 (k12 2 = 0,0001). 7A and 7B are diagrams showing an example of a simulation result indicating changes in voltage (hereinafter simply referred to as detected voltage) obtained by the detection circuit 44 is detected depending on the presence or absence of the accumulation of foreign matter. In this simulation, for the sake of simplicity, as in 7A shown, the number of detection coils of the foreign body detection device 4th three (ie n = 3), and the detection coils 42-1 to 42-3 are in line between the power supply circuit 41 and the detection circuit 44 arranged. Also are the detection coil 42-1 and the detection coil 42-3 on the front surface of the substrate 45 arranged. In contrast is the detection coil 42-2 on the back surface of the substrate 45 arranged. In this simulation, the inductance is L of each substrate 50 nH, and the capacitance C of each of the capacitors 43-1 to 43-3 is 2.755 nF. The resistance R of each resonance circuit formed by each detection coil and the corresponding capacitor is 0.1Ω. That is, the resonance frequency f of each resonance circuit is 13.56 MHz. The degree of coupling k 12 between the detection coil 42-1 and the detection coil 42-2 and the degree of coupling k 23 between the detection coil 42-2 and the detector coil 42-3 is 0.01 each. In addition, the degree of coupling k is 13 between the detection coil 42-1 and the detection coil 42-3 (k 12 2 = 0.0001).

In 7B zeigt die horizontale Achse eine Frequenz und die vertikale Achse eine erfasste Spannung an. Ein Diagramm 701 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem keine Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 vorhanden sind. Ein Diagramm 702 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem angenommen wird, dass die Induktivität der Detektionsspule 42-1 aufgrund der Anhäufung von Fremdkörpern um 10% reduziert ist. Darüber hinaus stellt ein Diagramm 703 die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem davon ausgegangen wird, dass der Widerstand der Resonanzschaltung einschließlich der Detektionsspule 42-1 aufgrund des durch die Anhäufung von Fremdkörpern verursachten Verlusts verdreifacht ist. In ähnlicher Weise stellt ein Diagramm 704 die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem angenommen wird, dass die Induktivität der Detektionsspule 42-2 aufgrund der Anhäufung von Fremdkörpern um 10% reduziert ist. Ein Diagramm 705 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem davon ausgegangen wird, dass der Widerstand der Resonanzschaltung einschließlich der Detektionsspule 42-2 aufgrund der durch die Anhäufung von Fremdkörpern verursachten Verluste verdreifacht ist. Ein Diagramm 706 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem angenommen wird, dass die Induktivität der Detektionsspule 42-3 aufgrund der Anhäufung von Fremdkörpern um 10% reduziert ist. Ein Diagramm 707 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem davon ausgegangen wird, dass der Widerstand der Resonanzschaltung einschließlich der Detektionsspule 42-3 aufgrund der durch die Anhäufung von Fremdkörpern verursachten Verluste verdreifacht ist.In 7B the horizontal axis indicates a frequency and the vertical axis indicates a detected voltage. A chart 701 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where there is no foreign matter between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st available. A chart 702 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the inductance of the detection coil 42-1 is reduced by 10% due to the accumulation of foreign objects. It also presents a diagram 703 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the resistance of the resonance circuit including the detection coil 42-1 is tripled due to the loss caused by the accumulation of foreign matter. Similarly, a diagram represents 704 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the inductance of the detection coil 42-2 is reduced by 10% due to the accumulation of foreign objects. A chart 705 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the resistance of the resonance circuit including the detection coil 42-2 tripled due to the losses caused by the accumulation of foreign objects. A chart 706 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the inductance of the detection coil 42-3 is reduced by 10% due to the accumulation of foreign objects. A chart 707 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the resistance of the resonance circuit including the detection coil 42-3 tripled due to the losses caused by the accumulation of foreign objects.

Wie in den Diagrammen 701 bis 707 dargestellt, ist zu erkennen, dass die detektierte Spannung in einem Fall, in dem angenommen wird, dass Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind, niedriger ist als die detektierte Spannung in einem Fall, in dem keine solchen Fremdkörper vorhanden sind. Insbesondere in einem Fall, in dem Wechselstrom mit einer Frequenz, die der Resonanzfrequenz (13,56 MHz) jeder Resonanzschaltung entspricht, von der Energieversorgungsschaltung 41 geliefert wird, wird die Spannungsänderung beachtlich.As in the diagrams 701 to 707 shown, it can be seen that the detected voltage in a case where foreign matter is presumed to be between the transmission coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated is lower than the detected voltage in a case where there are no such foreign matter. In particular, in a case where alternating current having a frequency corresponding to the resonance frequency (13.56 MHz) of each resonance circuit is supplied from the power supply circuit 41 is supplied, the voltage change becomes considerable.

Daraus ist ersichtlich, dass die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 die zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuften Fremdkörper durch Überprüfung der detektierten Spannung erkennen kann.It can be seen from this that the foreign body detection device 4th the one between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st can detect accumulated foreign bodies by checking the detected voltage.

Zu beachten ist, dass gemäß einer Modifikation jede Detektionsspule, die in der Fremdkörperdetektorvorrichtung 4 enthalten ist, auf einer identischen Oberfläche des Trägermaterials 45 vorgesehen werden kann.Note that, according to a modification, each detection coil used in the foreign matter detection device 4th is contained on an identical surface of the carrier material 45 can be provided.

8A und 8B sind Diagramme, die ein weiteres Beispiel für ein Simulationsergebnis darstellen, das Änderungen der detektierten Spannung in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Anhäufung von Fremdkörpern gemäß dieser Modifikation anzeigt. Bei dieser Simulation beträgt, wie in 8A dargestellt, die Anzahl der Detektionsspulen der Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 drei (d.h. n = 3), und die Detektionsspulen 42-1 bis 42-3 sind in einer Linie zwischen der Energieversorgungsschaltung 41 und der Erfassungsschaltung 44 angeordnet. Außerdem wird angenommen, dass alle Detektionsspulen auf der Vorderfläche des Trägermaterials 45 angeordnet sind. Darüber hinaus sind in dieser Simulation die Parameterwerte jedes Schaltungselements identisch mit den Parameterwerten, die in der in den 7A und 7B dargestellten Simulation verwendet wurden. Der Kopplungsgrad zwischen den Detektionsspulen beträgt jedoch 1/2 des Kopplungsgrades der in den in den 7A und 7B dargestellten Simulationen. 8A and 8B 12 are diagrams showing another example of a simulation result indicating changes in the detected voltage depending on the presence or absence of an accumulation of foreign matter according to this modification. In this simulation, as in 8A shown, the number of detection coils of the foreign body detection device 4th three (ie n = 3), and the detection coils 42-1 to 42-3 are in line between the power supply circuit 41 and the detection circuit 44 arranged. It is also assumed that all detection coils are on the front surface of the substrate 45 are arranged. Furthermore, in this simulation, the parameter values of each circuit element are identical to the parameter values shown in the 7A and 7B simulation shown were used. However, the degree of coupling between the detection coils is 1/2 the degree of coupling in the in the 7A and 7B simulations shown.

In 8B zeigt die horizontale Achse eine Frequenz und die vertikale Achse eine erfasste Spannung an. Ein Diagramm 801 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem keine Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 vorhanden sind. Ein Diagramm 802 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem angenommen wird, dass die Induktivität der Detektionsspule 42-1 aufgrund der Anhäufung von Fremdkörpern um 10% reduziert ist. Ein Diagramm 803 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem davon ausgegangen wird, dass der Widerstand der Resonanzschaltung einschließlich der Detektionsspule 42-1 aufgrund der durch die Anhäufung von Fremdkörpern verursachten Verluste verdreifacht ist. In ähnlicher Weise stellt ein Diagramm 804 die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem angenommen wird, dass die Induktivität der Detektionsspule 42-2 aufgrund der Anhäufung von Fremdkörpern um 10% reduziert ist. Ein Diagramm 805 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem davon ausgegangen wird, dass der Widerstand der Resonanzschaltung einschließlich der Detektionsspule 42-2 aufgrund der durch die Anhäufung von Fremdkörpern verursachten Verluste verdreifacht ist. Ein Diagramm 806 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem angenommen wird, dass die Induktivität der Detektionsspule 42-3 aufgrund der Anhäufung von Fremdkörpern um 10% reduziert ist. Ein Diagramm 807 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem davon ausgegangen wird, dass der Widerstand der Resonanzschaltung einschließlich der Detektionsspule 42-3 aufgrund der durch die Anhäufung von Fremdkörpern verursachten Verluste verdreifacht ist.In 8B the horizontal axis indicates a frequency and the vertical axis indicates a detected voltage. A chart 801 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where there is no foreign matter between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st available. A chart 802 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the inductance of the detection coil 42-1 is reduced by 10% due to the accumulation of foreign objects. A chart 803 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the resistance of the resonance circuit including the detection coil 42-1 tripled due to the losses caused by the accumulation of foreign objects. Similarly, a diagram represents 804 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the inductance of the detection coil 42-2 is reduced by 10% due to the accumulation of foreign objects. A chart 805 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the resistance of the resonance circuit including the detection coil 42-2 tripled due to the losses caused by the accumulation of foreign objects. A chart 806 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the inductance of the detection coil 42-3 is reduced by 10% due to the accumulation of foreign objects. A chart 807 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the resistance of the resonance circuit including the detection coil 42-3 tripled due to the losses caused by the accumulation of foreign objects.

Wie in den Diagrammen 801 bis 807 dargestellt, ist auch bei dieser Modifikation zu erkennen, dass die detektierte Spannung in einem Fall, in dem angenommen wird, dass Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind, niedriger ist als die detektierte Spannung in einem Fall, in dem keine solchen Fremdkörper vorhanden sind.As in the diagrams 801 to 807 shown, can also be seen in this modification that the detected voltage in a case in which it is assumed that foreign bodies between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated is lower than the detected voltage in a case where there are no such foreign matter.

Daher ist selbst in einem Fall, in dem die jeweiligen Detektionsspulen auf einer identischen Oberfläche des Trägermaterials 45 angeordnet sind, zu erkennen, dass die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 die zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuften Fremdkörper durch Überprüfung der detektierten Spannung detektieren kann.Therefore, even in a case where the respective detection coils are on an identical surface of the substrate 45 are arranged to recognize that the foreign body detection device 4th the one between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st can detect accumulated foreign bodies by checking the detected voltage.

Darüber hinaus können die in der Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 enthaltenen Detektionsspulen so vorgesehen werden, dass sie eine höhere Anordnungsdichte haben, und der Kopplungsgrad zwischen den Detektionsspulen kann erhöht werden.In addition, the foreign body detection device 4th contained detection coils can be provided to have a higher arrangement density, and the degree of coupling between the detection coils can be increased.

9A und 9B sind Diagramme, die ein weiteres Beispiel für ein Simulationsergebnis darstellen, das Änderungen der detektierten Spannung in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Anhäufung von Fremdkörpern gemäß dieser Modifikation anzeigt. Ebenfalls beträgt in dieser Simulation, wie in 9A dargestellt, die Anzahl der Detektionsspulen der Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 drei (d.h. n = 3), und die Detektionsspulen 42-1 bis 42-3 sind in einer Linie zwischen der Energieversorgungsschaltung 41 und der Erfassungsschaltung 44 angeordnet. Außerdem sind, ähnlich wie im Beispiel in 7A, die Detektionsspule 42-1 und die Detektionsspule 42-3 auf der Vorderfläche des Trägermaterials 45 angeordnet. Im Gegensatz dazu ist die Detektionsspule 42-2 auf der Rückfläche des Trägermaterials 45 angeordnet. Die Detektionsspulen sind jedoch so angeordnet, dass der Grad der Überlappung zwischen den Detektionsspulen größer ist als in dem in 7A dargestellten Beispiel. Darüber hinaus sind in dieser Simulation die Parameterwerte jedes Schaltungselements identisch mit den Parameterwerten, die in der in den 7A und 7B dargestellten Simulation verwendet wurden. Der Kopplungsgrad zwischen den Detektionsspulen beträgt jedoch das Zehnfache des Kopplungsgrades in der in den 7A und 7B dargestellten Simulation. 9A and 9B 12 are diagrams showing another example of a simulation result indicating changes in the detected voltage depending on the presence or absence of an accumulation of foreign matter according to this modification. Also in this simulation, as in 9A shown, the number of detection coils of the foreign body detection device 4th three (ie n = 3), and the detection coils 42-1 to 42-3 are in line between the power supply circuit 41 and the detection circuit 44 arranged. In addition, similar to the example in 7A who have favourited the detection coil 42-1 and the detection coil 42-3 on the front surface of the substrate 45 arranged. In contrast, the Detection coil 42-2 on the back surface of the substrate 45 arranged. However, the detection coils are arranged such that the degree of overlap between the detection coils is greater than that in FIG 7A example shown. Furthermore, in this simulation, the parameter values of each circuit element are identical to the parameter values shown in the 7A and 7B simulation shown were used. However, the degree of coupling between the detection coils is ten times the degree of coupling in the 7A and 7B simulation shown.

In 9B zeigt die horizontale Achse eine Frequenz und die vertikale Achse eine erfasste Spannung an. Ein Diagramm 901 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem keine Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 vorhanden sind. Ein Diagramm 902 stellt die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem angenommen wird, dass die Induktivität der Detektionsspule 42-1 aufgrund der Anhäufung von Fremdkörpern um 10% reduziert ist. Darüber hinaus stellt ein Diagramm 903 die Frequenzkennlinie der detektierten Spannung in einem Fall dar, in dem davon ausgegangen wird, dass der Widerstand der Resonanzschaltung einschließlich der Detektionsspule 42-1 aufgrund des durch die Anhäufung von Fremdkörpern verursachten Verlusts verdreifacht ist.In 9B the horizontal axis indicates a frequency and the vertical axis indicates a detected voltage. A chart 901 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where there is no foreign matter between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st available. A chart 902 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the inductance of the detection coil 42-1 is reduced by 10% due to the accumulation of foreign objects. It also presents a diagram 903 represents the frequency characteristic of the detected voltage in a case where it is assumed that the resistance of the resonance circuit including the detection coil 42-1 is tripled due to the loss caused by the accumulation of foreign matter.

Wie in den Diagrammen 901 bis 903 dargestellt, ist auch bei dieser Modifikation zu erkennen, dass, obwohl Extremwerte der detektierten Spannung bei mehreren Frequenzen auftreten, die detektierte Spannung in einem Fall, in dem angenommen wird, dass Fremdkörper zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind, sich von der detektierten Spannung unterscheidet, die in einem Fall erhalten wird, in dem keine solchen Fremdkörper vorhanden sind. Zu beachten ist, dass, wie in diesem Beispiel dargestellt, in einem Fall, in dem die Resonanzfrequenz (13,56 MHz) jeder Resonanzschaltung und die Frequenz (z.B. 13,9 MHz) der von der Energieversorgungsschaltung 41 gelieferten Wechselstrom-Energie voneinander abweichen, die erfasste Spannung aufgrund der Anhäufung von Fremdkörpern ansteigen kann. Wie oben beschrieben, kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 jedoch durch Einstellung des oberen Grenzwertes im Bereich der Referenzspannung den angehäuften Fremdkörper auch dann genau detektieren, wenn die detektierte Spannung aufgrund des angehäuften Fremdkörpers ansteigt.As in the diagrams 901 to 903 In this modification, too, it can be seen that, although extreme values of the detected voltage occur at a plurality of frequencies, the detected voltage in a case in which it is assumed that foreign matter is between the transmission coil 12 and the receiving coil 21st is different from the detected voltage obtained in a case where no such foreign matter is present. Note that, as shown in this example, in a case where the resonance frequency ( 13 , 56 MHz) of each resonance circuit and the frequency (e.g. 13.9 MHz) of the power supply circuit 41 supplied alternating current energy differ from each other, the detected voltage can increase due to the accumulation of foreign bodies. As described above, the foreign matter detection device 4th however, by setting the upper limit value in the range of the reference voltage, accurately detect the accumulated foreign matter even when the detected voltage increases due to the accumulated foreign matter.

Wie oben beschrieben, enthält die Fremdkörperdetektionsvorrichtung eine Vielzahl von Detektionsspulen, die elektromagnetisch gekoppelt werden können, wobei die Vielzahl von Detektionsspulen zwischen der Sendespule und der Empfangsspule in einem Fall angeordnet ist, in dem die Energieübertragungsvorrichtung und die Energieempfangsvorrichtung in einer Positionsbeziehung stehen, in welcher die Übertragung von Energie von der Energieübertragungsvorrichtung zur Energieempfangsvorrichtung möglich ist. Die Erfassungsschaltung detektiert eine durch Wechselstrom verursachte Spannung, die an eine der mehreren Detektionsspulen geliefert und über die mehreren Detektionsspulen übertragen wird. In einem Fall, in dem die erfasste Spannung außerhalb des vorgegebenen Referenzbereichs liegt, beurteilt die Fremdkörperdetektionsvorrichtung, dass Fremdkörper zwischen der Sendespule und der Empfangsspule angehäuft sind. Infolgedessen kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung Fremdkörper, die zwischen der Sendespule und der Empfangsspule angehäuft sind, genau erkennen, selbst wenn die Fremdkörper kleiner sind als sowohl die Sendespule als auch die Empfangsspule. Infolgedessen kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung die Genauigkeit der Fremdkörpererkennung verbessern. Da diese Fremdkörperdetektionsvorrichtung Fremdkörper erkennt, indem es eine Wechselstrom-Energie verwendet, die sich von der Wechselstrom-Energie unterscheidet, die von der Energieübertragungsvorrichtung zur Energieempfangsvorrichtung übertragen wird, kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung Fremdkörper erkennen, ohne durch die Energieübertragung von der Energieübertragungsvorrichtung zur Energieempfangsvorrichtung beeinträchtigt zu werden.As described above, the foreign matter detection device includes a plurality of detection coils which can be electromagnetically coupled, the plurality of detection coils being arranged between the transmission coil and the reception coil in a case where the energy transmission device and the energy reception device are in a positional relationship in which the Transfer of energy from the energy transmission device to the energy receiving device is possible. The detection circuit detects a voltage caused by alternating current that is supplied to one of the plurality of detection coils and transmitted through the plurality of detection coils. In a case where the detected voltage is out of the predetermined reference range, the foreign matter detection device judges that foreign matter is accumulated between the transmission coil and the reception coil. As a result, the foreign matter detection device can accurately detect foreign matter accumulated between the transmission coil and the reception coil even if the foreign matter is smaller than both the transmission coil and the reception coil. As a result, the foreign matter detection device can improve the accuracy of the foreign matter detection. Since this foreign matter detection device detects foreign matter by using an alternating current power that is different from the alternating current power transmitted from the power transmission device to the power receiving device, the foreign matter detecting device can detect foreign matter without being affected by the power transmission from the power transmission device to the power receiving device .

Zu beachten ist, dass gemäß einer Modifikation die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 an die Energieempfangsvorrichtung 3 angeschlossen werden kann. In diesem Fall kann die Energieempfangsvorrichtung 3 ferner ein Schaltelement (nicht abgebildet) zur Auswahl, ob beide Enden der Empfangsspule 21 parallel zur Empfangsspule 21 kurzgeschlossen werden sollen oder nicht, und eine Steuerschaltung (nicht abgebildet) zur Auswahl des Ein- oder Ausschaltens des Schaltelements enthalten. Ein Signal, das das Detektionsergebnis der Fremdkörper aus der Erfassungsschaltung 44 darstellt, wird an die Steuerschaltung der Energieempfangsvorrichtung 3 ausgegeben. Die Steuerschaltung schaltet das Schaltelement ein und schließt die beiden Enden der Empfangsspule 21 kurz, wenn das Signal anzeigt, dass der zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäufte Fremdkörper erkannt werden. Dadurch wird die Energieübertragung von der Energieübertragungsvorrichtung 2 zur Energieempfangsvorrichtung 3 unterbrochen und ein Versagen aufgrund der angehäuften Fremdkörper verhindert.Note that according to a modification, the foreign matter detection device 4th to the energy receiving device 3 can be connected. In this case, the power receiving device 3 also a switching element (not shown) for selecting whether both ends of the receiving coil 21st parallel to the receiving coil 21st to be short-circuited or not, and a control circuit (not shown) for selecting whether to turn the switching element on or off. A signal showing the result of detection of the foreign matter from the detection circuit 44 represents is sent to the control circuit of the power receiving device 3 issued. The control circuit switches on the switching element and closes the two ends of the receiving coil 21st briefly when the signal indicates that the between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st accumulated foreign matter can be detected. Thereby the energy transfer from the energy transfer device 2 to the energy receiving device 3 interrupted and prevents failure due to the accumulated foreign matter.

Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem sowohl die Energieübertragungsvorrichtung 2 als auch die Energieempfangsvorrichtung 3 eine Kommunikationsvorrichtung (nicht abgebildet) zur Kommunikation miteinander aufweist, die Steuerschaltung der Energieempfangsvorrichtung 3 ein Signal senden, das die Energieübertragungsvorrichtung 2 über die Kommunikationsvorrichtung anweist, die Energieübertragung zu stoppen, wenn das von der Erfassungsschaltung 44 der Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 empfangene Signal anzeigt, dass der zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäufte Fremdkörper detektiert sind. Dann kann die Steuerschaltung der Energieversorgungsschaltung 11 der Energieübertragungsvorrichtung 2 die Energieversorgung von der Energieversorgungsschaltung 11 zur Sendespule 12 stoppen, wenn sie das Signal empfängt, das den Stopp der Stromübertragung über die Kommunikationseinrichtung anweist.In addition, in a case where both the power transmission device 2 as well as the energy receiving device 3 a communication device (not shown) for communication with one another, the control circuit of Energy receiving device 3 send a signal to the energy transfer device 2 instructs via the communication device to stop the power transmission when that from the detection circuit 44 the foreign matter detection device 4th received signal indicates that the between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st accumulated foreign bodies are detected. Then the control circuit of the power supply circuit 11 the energy transfer device 2 the power supply from the power supply circuit 11 to the transmitter coil 12 stop when it receives the signal instructing the stop of power transmission through the communication device.

Darüber hinaus kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 sowohl an der Energieübertragungsvorrichtung 2 als auch an der Energieempfangsvorrichtung 3 angebracht werden. Das heißt, zwei Fremdkörperdetektionsvorrichtungen 4 können zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angeordnet werden.In addition, the foreign body detection device 4th both on the energy transfer device 2 as well as on the energy receiving device 3 be attached. That is, two foreign matter detection devices 4th can between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st to be ordered.

Nach einer weiteren Modifikation kann die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 ferner einen Entfernungsmechanismus (nicht abgebildet) zur Entfernung von Fremdkörpern enthalten, die zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind. Wenn in diesem Fall eine Erfassungsschaltung 44 Fremdkörper feststellt, die zwischen der Sendespule 12 und der Empfangsspule 21 angehäuft sind, kann der Entfernungsmechanismus arbeiten, um die Fremdkörper zu entfernen. Zu beachten ist, dass ein solcher Entfernungsmechanismus z.B. ein Wischer sein kann, der die Oberfläche eines Gehäuses der Energieübertragungsvorrichtung 2, die der Energieempfangsvorrichtung 3 zugewandt ist, oder die Oberfläche eines Gehäuses der Energieempfangsvorrichtung 3, die der Energieübertragungsvorrichtung 2 zugewandt ist, abwischt. Alternativ kann ein solcher Entfernungsmechanismus ein Gebläse sein, das Luft zwischen die Energieübertragungsvorrichtung 2 und die Energieempfangsvorrichtung 3 bläst, um Fremdkörper zu entfernen. Infolgedessen kann selbst in einem Fall, in dem Fremdkörper entdeckt werden, die Fremdkörperdetektionsvorrichtung 4 die Energieübertragung von der Energieübertragungseinrichtung 2 zur Energieempfangseinrichtung 3 fortsetzen und gleichzeitig einen Ausfall der Energieübertragungseinrichtung 2 oder der Energieempfangseinrichtung 3 aufgrund der Zündung der Fremdkörper und der Wärmeentwicklung der Fremdkörper verhindern.According to a further modification, the foreign body detection device 4th further includes a removal mechanism (not shown) for removing foreign objects from between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated. If in this case a detection circuit 44 Detects foreign bodies between the transmitter coil 12 and the receiving coil 21st are accumulated, the removal mechanism can operate to remove the foreign matter. It should be noted that such a removal mechanism can be, for example, a wiper that removes the surface of a housing of the energy transmission device 2 that of the energy receiving device 3 is facing, or the surface of a housing of the energy receiving device 3 that of the energy transfer device 2 facing, wipes off. Alternatively, such a removal mechanism may be a fan that moves air between the energy transfer device 2 and the power receiving device 3 blows to remove foreign matter. As a result, even in a case where foreign matter is detected, the foreign matter detection device can be 4th the energy transfer from the energy transfer device 2 to the energy receiving device 3 continue and at the same time a failure of the energy transmission device 2 or the energy receiving device 3 due to the ignition of the foreign matter and the heat generation of the foreign matter.

Wie beschrieben, kann der Fachmann verschiedene Modifikationen entsprechend der Ausführungsform im Rahmen der vorliegenden Erfindung vornehmen.As described, those skilled in the art can make various modifications according to the embodiment within the scope of the present invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (6)

Fremdkörperdetektionsvorrichtung, umfassend: eine Mehrzahl von Detektionsspulen, die zwischen einer Sendespule einer Energieübertragungsvorrichtung und einer Empfangsspule einer Energieübertragungsvorrichtung, zwischen denen Energie berührungslos übertragen wird, derart angeordnet sind, dass sie elektromagnetisch miteinander gekoppelt werden können; eine Mehrzahl von Kondensatoren, die jeweils zusammen mit je einer der Mehrzahl von Detektionsspulen einen Resonanzkreis bilden; eine Stromversorgungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie Wechselstrom-Energie mit einer vorbestimmten Frequenz an eine Eingangsspule liefert, die eine der mehreren Detektionsspulen ist; und eine Erfassungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Spannung der Wechselstrom-Energie erfasst, die über die mehreren Detektionsspulen von einer Ausgangsspule übertragen wird, die eine der mehreren Detektionsspulen ist und die sich von der Eingangsspule unterscheidet, und dass sie entsprechend der erfassten Spannung Fremdkörper, die zwischen der Sendespule und der Empfangsspule gefangen sind, erfasst.A foreign body detection device comprising: a plurality of detection coils, which are arranged between a transmission coil of an energy transmission device and a reception coil of an energy transmission device, between which energy is transmitted without contact, in such a way that they can be electromagnetically coupled to one another; a plurality of capacitors each of which forms a resonance circuit together with one of the plurality of detection coils; a power supply circuit configured to supply AC power at a predetermined frequency to an input coil that is one of the plurality of detection coils; and a detection circuit configured to detect a voltage of the alternating current power transmitted through the plurality of detection coils from an output coil that is one of the plurality of detection coils and that is different from the input coil, and according to the detected voltage Foreign bodies trapped between the transmitter coil and the receiver coil are detected. Fremdkörperdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsschaltung beurteilt, dass Fremdkörper zwischen der Sendespule und der Empfangsspule eingeschlossen sind, in einem Fall, in dem die erfasste Spannung außerhalb eines vorbestimmten Referenzspannungsbereichs liegt.Foreign body detection device according to Claim 1 wherein the detection circuit judges that foreign matter is trapped between the transmission coil and the reception coil in a case where the detected voltage is outside a predetermined reference voltage range. Fremdkörperdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Resonanzfrequenz des Resonanzkreises, der durch je eine der mehreren Detektionsspulen und je einen der mehreren Kondensatoren, der einer der jeweiligen Detektionsspulen entspricht, gebildet wird, sich von einer Frequenz der Wechselstrom-Energie unterscheidet, die der Sendespule zugeführt wird.Foreign body detection device according to Claim 1 or 2 , wherein a resonance frequency of the resonance circuit, which is formed by one of the plurality of detection coils and one of the plurality of capacitors, which corresponds to one of the respective detection coils, differs from a frequency of the alternating current energy that is supplied to the transmitter coil. Fremdkörperdetektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorbestimmte Frequenz sich von einer Frequenz der der Sendespule zugeführten Wechselstrom-Energie unterscheidet.Foreign body detection device according to one of the Claims 1 to 3 wherein the predetermined frequency is different from a frequency of the AC power supplied to the transmitter coil. Fremdkörperdetektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mehreren Detektionsspulen so angeordnet sind, dass sie, von einer Mittelachsenrichtung der Sendespule aus gesehen, die Sendespule vollständig abdecken.Foreign body detection device according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the plurality of detection coils are arranged such that, viewed from a central axis direction of the transmission coil, they completely cover the transmission coil. Fremdkörperdetektionsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Größe jeder der mehreren Erfassungsspulen von der Mittelachsenrichtung der Sendespule aus gesehen, kleiner ist als eine Größe der Sendespule von der Mittelachsenrichtung der Übertragungsspule aus gesehen.Foreign body detection device according to Claim 5 , wherein a size of each of the plurality of detection coils viewed from the central axis direction of the transmission coil is smaller than a size of the transmission coil viewed from the central axis direction of the transmission coil.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7452173B2 (en) * 2020-03-26 2024-03-19 オムロン株式会社 Foreign object detection device

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013192391A (en) * 2012-03-14 2013-09-26 Sony Corp Detecting apparatus, power receiving apparatus, power transmitting apparatus, and contactless power supply system
JP5884610B2 (en) * 2012-04-10 2016-03-15 ソニー株式会社 Power receiving device, power receiving device control method, and power feeding system
JP5976385B2 (en) * 2012-05-07 2016-08-23 ソニー株式会社 Detecting device, power receiving device, power transmitting device, and non-contact power feeding system
US9726518B2 (en) * 2012-07-13 2017-08-08 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for detection of metal objects in a predetermined space
DE102012108671A1 (en) * 2012-09-17 2014-05-28 Paul Vahle Gmbh & Co. Kg Metal foreign object detection system for inductive power transmission systems
JP6384991B2 (en) * 2013-10-28 2018-09-05 パナソニック株式会社 Power transmission device and wireless power transmission system
JP5904250B2 (en) * 2013-11-28 2016-04-13 Tdk株式会社 Coil unit and non-contact power transmission device
JP2015216828A (en) * 2014-04-24 2015-12-03 パナソニック株式会社 Foreign matter detection device, radio power transmission device and radio power transmission system
JP6471965B2 (en) * 2014-05-27 2019-02-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Power transmission device and wireless power transmission system
JP6166227B2 (en) * 2014-07-04 2017-07-19 トヨタ自動車株式会社 Power transmission device and power reception device
JP2017093128A (en) * 2015-11-09 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 Non-contact power transmission device and non-contact power transmission system
CN205720715U (en) * 2016-04-18 2016-11-23 中兴新能源汽车有限责任公司 Detection device of metal foreign body, judgment means and wireless charging system
KR20170140734A (en) * 2016-06-13 2017-12-21 엘지이노텍 주식회사 Foreign Object Detection Method and Apparatus and System therefor
US10804748B2 (en) * 2016-12-14 2020-10-13 Apple Inc. Wireless power system with foreign object detection
JP6784170B2 (en) * 2016-12-27 2020-11-11 Tdk株式会社 Metal foreign matter detector, wireless power supply device, wireless power receiving device, and wireless power transmission system
JP6772829B2 (en) * 2016-12-27 2020-10-21 Tdk株式会社 Wireless power feeders, wireless power receivers, and wireless power transfer systems
US10444394B2 (en) * 2017-01-10 2019-10-15 Witricity Corporation Foreign object detection using heat sensitive material and inductive sensing
JP6399244B1 (en) 2017-06-02 2018-10-03 オムロン株式会社 Non-contact power feeding device and abnormal stop method
JP6769508B2 (en) * 2017-07-27 2020-10-14 ソニー株式会社 Power transmission device, power transmission method, power reception device, and power reception method
US10923955B2 (en) * 2017-08-29 2021-02-16 Apple Inc. Wireless power system with resonant circuit tuning
US20190199144A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Apple Inc. Wireless Power System With Ambient Field Nulling

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